Physiologie respiratoire

Faculté de médecine de BATNA
Laboratoire de physiologie
Dr : GUEDJATI MR
Responsable du module de physiologie
PHYSIOLOGIE DE L’APPAREIL RESPIRATOIRE
PLAN :
I/ INTRODUCTION
II/ MECANIQUE VENTILATOIRE :
1- Relation structure – fonction
2- Etudes des pressions pleurale et alvéolaire : contraintes
3- Etude des propriétés statiques : déformations
*les volumes pulmonaires
*les capacités pulmonaires
*détermination des propriétés élastiques du système respiratoire
a- la relation pression/volume :
-du poumon
-du thorax
-de l’appareil respiratoire
b- l’origine de l’élasticité pulmonaire
4- Etude des propriétés dynamiques de l’appareil respiratoire
*les résistances des voies aériennes
*les débits maximaux expiratoires :
a- relation volume/ temps : VEMS et DME
b- débits instantanés ou relation débit / volume
*notion de compression dynamique des voies aériennes
Fac-med-bat/labo physiologie/Dr : GUEDJATI
1

III/ TRANSPORT DES GAZ PAR LE SANG :
1- Etat des gaz dans le sang
•l’oxygène
•le dioxyde de carbone
2- Débits sanguins d’o2 et de co2
IV/ LES ECHANGES GAZEUX PULMONAIRES :
1- la ventilation alvéolaire :
*l’hétérogèniété des gaz expirés
*les volumes morts :
-anatomiques
-physiologiques
*les débits ventilatoires
2- la diffusion alvéolo-capillaire :
*mécanisme
*capacités de diffusion pulmonaires
3- rapport ventilation / perfusion VA/Q
V/ CONTROLE DE LA VENTILATION
Fac-med-bat/labo physiologie- Dr : GUEDJATI
2

I/ INTRODUCTION :
Le terme respiration a une double signification :
La consommation de l’oxygène dans le métabolisme des molécules organiques par les
cellules, désigne la respiration vraie.
Les échanges d’oxygène et de gaz carbonique qui se font entre l’organisme et
l’environnement sont variables en fonction de la nature cellulaire ; ainsi les être unicellulaires
ont des échanges directs avec leur milieu externe (respiration vraie) ; les êtres pluricellulaires
tel que l’homme leurs échanges se font indirectement par l’intermédiaire d’un système :
l’appareil respiratoire (respiration qui n’est pas vraie) permettant seulement les échanges entre
le milieu extérieur et l’appareil respiratoire.
Le sang est un système de conduction, il permet des échanges entre le système respiratoire et
les tissus.
L’air s’écoule à travers des conduits aériens en réponse à des mouvements respiratoires :
Inspiration / Expiration.
Ces mouvements font intervenir des muscles respiratoires sous une commande nerveuse et
des variations des pressions.
II/ LA MECANIQUE VENTILATOIRE :
A- RELATION STRUCTURE / FONCTION :
Les poumons sont subdivisés en plusieurs lobes, l’unité fonctionnelle pulmonaire est l’alvéole
Ils sont au nombre de 300 millions, ce sont le site des échanges gazeux avec le sang.
Les voies aériennes sont des conduits qui assurent l’écoulement des gaz, des différences
histologiques permettent de distinguer des zones de transition et des zones d’échanges.
Lorsque l’air entre dans les poumons on parle d’inspiration quand l’air sort des poumons on
parle d’expiration, ces deux phénomènes désignent le cycle respiratoire.
Quatre litres pénètrent par minute dans les poumons.
a- Les voies aériennes :
*Le nez : le premier conduit à travers lequel passe l’air, il présente des replis qui
augmentent la surface d’échange, ce qui amorce l’humidification et le réchauffement du
gaz inspiré.
Il est responsable à lui seul de la moitié des résistances de l’ensemble des voies aériennes,
parce que les replis de sa muqueuse sont séparés par un espace étroit : conditionnement de
l’air inspiré.
*Le pharynx : carrefour aéro-digestif auquel font suite deux conduits différents,
l’œsophage et le larynx.
*Le larynx : organe de phonation et ultime protecteur de la trachée par le cartilage
cricoïde.
Fac-med-bat-labo/physiologie- Dr : GUEDJATI
3

Le nez, le pharynx et le larynx forment les voies aériennes supérieurs.
*La trachée : le larynx s’ouvre sur un long conduit, la trachée qui se ramifie en deux
bronches.
*Chacune pénètre dans un poumon, à l’intérieur du quel les bronches souches se
ramifient plus de 20 fois. Trois zones.
1- Zone de convection –conduction : s’étend de la trachée (G0) jusqu’ à la
génération 14 (G14).
2- Zone de transition : s’étend de la génération 15 (G15) jusqu’ à la génération
18 (G18). Partiellement alvéolaire d’ ou le double rôle de conduction et
d’échange ; Appelées bronchioles respiratoires.
3- Zone respiratoire : constituée de trois générations de canaux alvéolaires, qui
donnent au sac alvéolaire le rôle d’échange gazeux. (G19-G24).
Les résistances à l’écoulement de l’air sont plus importantes au niveau des parties supérieurs :
bouche et trachée, région oú la surface de section est de 2,5 cm² ( trachée) alors que elle est de
5 cm² au niveau de G3 contre 100 cm² pour G15 et 1 m² pour G23.
Résistances
Trachée: 2.5 cm2
G3 : 5 cm2
G10 : 10 cm250 %
G15 : 100 cm2
G23 : 1000 cm2
G24 : 80 m240 %
90 %: des résistances bronchiques
sont développées entre trachée et G15
donc plus de bruit en cas
d'obstruction.
Surface de section
10 % des résistances sont développées entre G15 et G23: plus de temps à développer les
bruits (silencieux).
Cette figure montre la répartition de la surface de section de l'arbre bronchique et les
résistances développées.
b- La plèvre :
La fine lame liquidienne retrouvée entre les deux feuillets viscéral et pariétal de la plèvre, a
pour rôle de les consolider. Ce qui fait que les contraintes appliquées de part et d’autre des
feuillets entraînent un déplacement global de la cage thoracique (poumon et thorax).
La vascularisation du feuillet pariétal est de type artériel haute pression alors que le feuillet
viscéral elle est de type artériel pulmonaire à basse pression.
Fac-med-bat-labo/physiologie- Dr : GUEDJATI
4

Les deux feuillets restent intimement accoler pendant les mouvements ventilatoires grâce à
des mécanismes de différence de régimes des pressions vasculaires développées au niveau de
la cavité pleurale.
L’origine de la négativité de la pression pleurale est due aux forces élastiques développées par
le poumon et la paroi thoraco-abdominale ainsi que les mécanismes de réabsorption des gaz et
liquides pleuraux. Tableau 1.
Tableau 1 : Origine de la négativité de la pression pleurale.
c- Les muscles respiratoires:
* Le diaphragme : principal muscle inspiratoire, le diaphragme sépare la cage
thoracique de la cavité abdominale ; son intervention motrice et sensitive se fait par le nerf
phrénique. Il est richement vascularisé.
Classiquement on a trois catégories de fibres musculaires :
- Fibres types I : Lentes, endurantes, riches en myoglobine et en
mitochondries d’où leur pouvoir oxydatif élevé et leur résistance à
la fatigue. 55 % des fibres du diaphragme.
- Fibres types IIA : rapides, résistants à la fatigue, et ont en plus un
pouvoir glycolytique fort et une activité ATPasique élevé. 20 %.
- Fibres types IIB : rapides mais fatigables, de nature blanche
représentent 25 % des fibres du diaphragme.
La contraction de ce muscle abaisse les coupoles diaphragmatiques dans les conditions
de repos de 1 à 1,7 cm et de 5 à 10 cm lorsque le volume inspiré est maximum
(capacité vitale).
Ces mouvements abaissent la pression alvéolaire (PA) et augmentent le diamètre
vertical de la cage thoracique provoquant l’expansion du volume pulmonaire ainsi que
la pression abdominale.
* Les muscles intercostaux : deux types : ICE et ICI tous les deux contiennent des fibres
types I à 65 % donc endurants.
- Intercostaux inspiratoires : du fait de l’orientation des fibres en bas
et en avant. La force appliquée plus prés de l’axe de rotation (articulation
costo-vertébrale) de la cote supérieure que la force appliquée de l’axe de
rotation de la cote inférieur de telle sorte que l’attraction en dehors de la cote
inférieure est largement supérieure à celle de la cote supérieure en dedans d’où
inspiration.
- Intercostaux expiratoires : sont orientés en haut et en avant et ont des effets
inverses.
Poids
moléculaire
Pression
oncotique
Force élastique TOTAL
Capillaire
pariétal
+ 25 mmhg - 25 mmhg + 5 mmhg + 5 mmhg
Capillaire
viscéral
+ 10 mmhg - 25 mmhg + 5 mmhg - 10 mmhg
dépression = - 5 mmhg
5